接在電網(wǎng)上的負載絕大部分都是感性負載(如異步電機、電抗器等),都需要從電網(wǎng)吸收大量滯后性電流,使得電網(wǎng)及其輸電線路可供給的有功功率減小、損耗增加、壓降增大。
發(fā)電廠要求用戶的功率因數(shù)限制在一定的數(shù)值以內,以使電網(wǎng)能得到合理、經(jīng)濟地利用。那么用戶怎樣提高功率因數(shù)呢?
方法有二:(1)是在線路上并聯(lián)電容器來補償電網(wǎng)的落后性功率因數(shù);(2)是用同步電動機代替部分異步電動機,因為同步電動機能吸收超前性電流,可以改善電網(wǎng)的功率因數(shù)。
與發(fā)電機類似,同步電動機的功率因數(shù)可以通過改變勵磁電流的大小來調節(jié)。如果增大勵磁電流使電動機處于過勵狀態(tài),則勵磁磁勢ff增大,而合成磁勢f的大小是不變的。
按照磁勢平衡原理,電網(wǎng)將輸出給電動機一超前電流ia,該電流在電動機內部將產(chǎn)生去磁性的電樞反應,使得磁勢得到平衡。電網(wǎng)輸出給電動機超前電流相當于電網(wǎng)從電動機處吸取了滯后電流,正好滿足了附近電感性負載的需要,使得電網(wǎng)的功率因數(shù)得到補償。
如果減小勵磁電流使電動機處于欠勵狀態(tài),則勵磁磁勢ff也減小,電網(wǎng)必須輸出給電動機一滯后電流來產(chǎn)生增磁電樞反應,以保持合成磁勢f不變。這種情況和異步電機的情況類似,所以同步電動機一般不采用欠勵運行。
如果保持機械負載不變(相當于有功功率不變),調節(jié)勵磁電流if,對應的電樞電流ia隨之而變,和發(fā)電機一樣可畫出同步電動機的v形曲線。
但是同步電動機亦有一些缺點,如起動性能較差,結構上較異步電動機復雜,還要有直流電源來勵磁,價格比較貴,維護又較為復雜,所以一般在小容量設備中還是采用異步電動機。在中大容量的設備中,尤其是在低速、恒速的拖動設備中,應優(yōu)先考慮選用同步電動機,如拖動恒速軋鋼機、電動發(fā)電機組、壓縮機、離心泵、球磨機、粉碎機、通風機等。
利用同步電動機能夠改變電網(wǎng)功率因數(shù)這一優(yōu)點,亦有制造專門用作改變電網(wǎng)功率因數(shù)的電動機,不帶任何機械負載,這種不帶機械負載的同步電動機稱之為同步補償機或同步調相機。同步調相機是在過勵情況下空載運行的同步電動機。